JPH11275860A - Dc-dc converter - Google Patents

Dc-dc converter

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JPH11275860A
JPH11275860A JP7297098A JP7297098A JPH11275860A JP H11275860 A JPH11275860 A JP H11275860A JP 7297098 A JP7297098 A JP 7297098A JP 7297098 A JP7297098 A JP 7297098A JP H11275860 A JPH11275860 A JP H11275860A
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capacitor
diode
transformer
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Katsuaki Tanaka
克明 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-loss high-efficiency DC-DC converter which is capable of lowering the voltage stress applied to a switching means. SOLUTION: One end of a first capacitor 41 is connected to one end of a second winding N2. A serial circuit of a first diode 31 and an inductor 11 is connected between the other end of the capacitor 41 and the other end of the second winding N2. The first diode 42 has a directivity such that a charging current flows to the capacitor 41 from the second winding N2, when a switch means 3 is closed. A second diode 43 makes the charging current flow into a second capacitor 44 from the second winding N2 through the first capacitor 41, when the switch means 3 is in an opened state, and constitutes a circuit which transmits the energy accumulated in the second capacitor 44 to the second capacitor 44, together with the first diode 42.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、DC−DCコンバ
ータに関する。
The present invention relates to a DC-DC converter.

【0002】[0002]

【従来技術】DC−DCコンバータにおいて、主スイッ
チ手段に加わる電圧をクランプし、主スイッチ手段に加
わる電圧ストレスを軽減する技術は、例えば、U.S.Pat.
No.4,441,146号に開示されている。この先行技術文献に
開示されたアクティブ出力回路は、直流入力端子の両端
の間に、トランスと主スイッチ手段とを挿入し、トラン
スの2次側にはクランプ用コンデンサと補助スイッチ手
段との直列回路を、並列に接続してある。主スイッチ手
段が開状態にあるときに、補助スイッチ手段を閉状態と
することによって、主スイッチ手段に加わる電圧を、コ
ンデンサによってクランプでき、主スイッチの電圧スト
レスを軽減できる。
2. Description of the Related Art In a DC-DC converter, a technique for clamping a voltage applied to a main switch means to reduce a voltage stress applied to the main switch means is disclosed, for example, in US Pat.
No. 4,441,146. In the active output circuit disclosed in this prior art document, a transformer and a main switch are inserted between both ends of a DC input terminal, and a series circuit of a clamp capacitor and an auxiliary switch is provided on the secondary side of the transformer. Are connected in parallel. By closing the auxiliary switch when the main switch is open, the voltage applied to the main switch can be clamped by the capacitor, and the voltage stress on the main switch can be reduced.

【0003】上述した文献で代表される従来技術の問題
点は、主スイッチ手段と補助スイッチ手段の2つのスイ
ッチ手段を必要とするため、回路構成が複雑になるこ
と、主スイッチ手段と補助スイッチ手段とを交互に閉動
作させる時に、同時に閉状態とならないようにする必要
があるため、制御及びドライブ回路が複雑となることで
ある。
The problems of the prior art represented by the above-mentioned documents are that two switch means, a main switch means and an auxiliary switch means, are required, so that the circuit configuration becomes complicated, and the main switch means and the auxiliary switch means are required. It is necessary to prevent the switches from being closed at the same time when they are alternately closed, so that the control and drive circuits are complicated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、簡単
な構成で、スイッチ手段に加わる電圧ストレスを下げる
ことができるDCーDCコンバータを提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a DC-DC converter capable of reducing voltage stress applied to switch means with a simple structure.

【0005】本発明のもう一つの課題は、損失が小さ
く、効率の高いDCーDCコンバータを提供することで
ある。
Another object of the present invention is to provide a DC-DC converter having a small loss and a high efficiency.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係るDCーDCコンバータはトランス
と、スイッチ手段と、出力回路とを含む。前記主トラン
スは、第1の巻線と、第2の巻線とを有する。前記スイ
ッチ手段は、前記第1の巻線に直列に接続され、前記第
1の巻線を通して供給される直流電圧をスイッチングす
る。
In order to solve the above-mentioned problems, a DC-DC converter according to the present invention includes a transformer, a switch, and an output circuit. The main transformer has a first winding and a second winding. The switch means is connected in series to the first winding and switches a DC voltage supplied through the first winding.

【0007】前記出力回路は、第1のコンデンサと、第
1のダイオードと、インダクタと、第2のダイオード
と、第2のコンデンサとを含む。前記第1のコンデンサ
は、一端が前記第2の巻線の一端に接続される。前記第
1のダイオード及び前記インダクタは、直列に接続さ
れ、直列回路の両端が前記第1のコンデンサの他端と、
前記第2の巻線の他端との間に接続されている。
[0007] The output circuit includes a first capacitor, a first diode, an inductor, a second diode, and a second capacitor. One end of the first capacitor is connected to one end of the second winding. The first diode and the inductor are connected in series, and both ends of a series circuit are connected to the other end of the first capacitor.
It is connected between the other end of the second winding.

【0008】前記第1のダイオードは、前記スイッチ手
段の閉動作時に、前記第2の巻線及び前記インダクタを
通って、前記第1のコンデンサに充電電流を流すように
方向付けられている。
The first diode is oriented to pass a charging current to the first capacitor through the second winding and the inductor when the switch is closed.

【0009】前記第2のダイオードは、前記スイッチ手
段の開動作時に、前記第2の巻線及び前記第1のコンデ
ンサを通って前記第2のコンデンサに充電電流を流し、
かつ、前記第1のダイオードと共に、前記スイッチ手段
の閉動作時に前記インダクタに蓄積されたエネルギー
を、前記第2のコンデンサに伝送する回路を構成する。
前記第2のコンデンサは出力平滑コンデンサを構成す
る。
The second diode supplies a charging current to the second capacitor through the second winding and the first capacitor when the switching means is opened.
Further, together with the first diode, a circuit for transmitting the energy stored in the inductor to the second capacitor when the switch is closed is configured.
The second capacitor forms an output smoothing capacitor.

【0010】本発明に係るDCーDCコンバータにおい
て、スイッチ手段は、主トランスに備えられた第1の巻
線に直列に接続され、第1の巻線を通して供給される直
流電圧をスイッチングする。スイッチング出力は、主ト
ランスの第1の巻線から第2の巻線に伝送される。
[0010] In the DC-DC converter according to the present invention, the switch means is connected in series to the first winding provided in the main transformer, and switches the DC voltage supplied through the first winding. The switching output is transmitted from the first winding of the main transformer to the second winding.

【0011】主トランスの第2の巻線には、出力回路が
備えられている。出力回路は、第1のコンデンサと、第
1のダイオードと、インダクタとを含んでいる。第1の
コンデンサは、一端が第2の巻線の一端に接続されてい
る。第1のダイオード及びインダクタは、直列に接続さ
れ、直列回路の一端が第1のコンデンサの他端に接続さ
れ、他端が第2の巻線の他端に接続されている。第1の
ダイオードは、スイッチ手段の閉動作時に、第2の巻線
及びインダクタを通って、第1のコンデンサに充電電流
を流すように方向付けられている。従って、スイッチ手
段が閉動作をした時、直流電源から、主トランスの第1
の巻線及び第2の巻線を通して、第1のコンデンサに充
電電流が流れる。第1のコンデンサの容量値を十分に大
きくすることにより、第1のコンデンサの端子電圧を、
2次側換算した直流電源の電圧値とほぼ同じ一定の値に
設定することができる。
The second winding of the main transformer has an output circuit. The output circuit includes a first capacitor, a first diode, and an inductor. One end of the first capacitor is connected to one end of the second winding. The first diode and the inductor are connected in series, one end of the series circuit is connected to the other end of the first capacitor, and the other end is connected to the other end of the second winding. The first diode is oriented to pass a charging current to the first capacitor through the second winding and the inductor when the switch means closes. Therefore, when the switch means performs the closing operation, the first power of the main transformer is supplied from the DC power supply.
The charging current flows to the first capacitor through the second winding and the second winding. By sufficiently increasing the capacitance value of the first capacitor, the terminal voltage of the first capacitor is reduced.
It can be set to a constant value which is almost the same as the voltage value of the DC power supply converted on the secondary side.

【0012】スイッチ手段の閉動作時において、第1の
コンデンサに流れる充電電流が、インダクタを通る。こ
のため、インダクタと第1のコンデンサとの間に直列共
振が生じ、流れる充電電流の波形は滑らかになる。この
ように、主トランスに流れる電流の波形が滑らかになる
ので、主トランスのコアで生じる表皮効果による銅損を
低減することができる。
When the switch is closed, a charging current flowing through the first capacitor passes through the inductor. For this reason, series resonance occurs between the inductor and the first capacitor, and the waveform of the flowing charging current becomes smooth. As described above, since the waveform of the current flowing through the main transformer becomes smooth, it is possible to reduce copper loss due to a skin effect generated in the core of the main transformer.

【0013】出力回路は、更に、第2のダイオードと、
第2のコンデンサとを含んでいる。第2のダイオード
は、スイッチ手段の開状態時に、第2の巻線から、第1
のコンデンサを通して、第2のコンデンサに充電電流を
流すように方向付けられている。従って、スイッチ手段
の開状態時に、主トランスの第2の巻線から、第1のコ
ンデンサを通して、第2のコンデンサに充電電流が流れ
る。また、スイッチ手段の閉期間中に主ランスに蓄えら
れた磁気エネルギーと第1のコンデンサに蓄えられた静
電エネルギーが、第2のコンデンサに伝送される。
[0013] The output circuit further includes a second diode;
And a second capacitor. The second diode is connected to the first winding from the second winding when the switch means is open.
Through the second capacitor, the charging current is directed to the second capacitor. Therefore, when the switch means is in the open state, a charging current flows from the second winding of the main transformer to the second capacitor through the first capacitor. Further, the magnetic energy stored in the main lance and the electrostatic energy stored in the first capacitor during the closing period of the switch means are transmitted to the second capacitor.

【0014】第2のコンデンサは、出力平滑コンデンサ
を構成するから、その端子電圧を、直流出力電圧とし
て、直流出力端子間に接続された負荷に供給することが
できる。
Since the second capacitor forms an output smoothing capacitor, its terminal voltage can be supplied as a DC output voltage to a load connected between the DC output terminals.

【0015】スイッチ手段が開状態となった時、主トラ
ンスの第2の巻線に発生する電圧は、直流出力電圧か
ら、第1のコンデンサの端子電圧を引いた値にクランプ
される。スイッチ手段の両端には、直流電源の電圧値
に、第2の巻線に生じるクランプ電圧(2次側クランプ
電圧)を主トランスの1次側に換算した電圧(1次側換
算クランプ電圧)を加えた値が発生する。一次側換算ク
ランプ電圧は、主トランスの第2の巻線と第1の巻線と
の巻き数比によって定まる。従って、巻き数比を適切に
選定することにより、スイッチ手段に加わる電圧を低下
させ、電圧ストレスを軽減することができる。
When the switch is opened, the voltage generated in the second winding of the main transformer is clamped to a value obtained by subtracting the terminal voltage of the first capacitor from the DC output voltage. At both ends of the switch means, a voltage (primary-side converted clamp voltage) obtained by converting the clamp voltage (secondary-side clamp voltage) generated in the second winding to the primary side of the main transformer to the voltage value of the DC power supply. The added value occurs. The primary-side converted clamp voltage is determined by the turn ratio between the second winding and the first winding of the main transformer. Therefore, by appropriately selecting the turns ratio, the voltage applied to the switch means can be reduced, and the voltage stress can be reduced.

【0016】しかも、スイッチ手段に加わる電圧は、入
力の直流電源が変動しても、ほぼ一定となる。これによ
り、耐圧の小さなスイッチ手段を使用でき、閉状態にお
ける抵抗値の小さいスイッチ手段を使用できる。
Moreover, the voltage applied to the switch means is substantially constant even if the input DC power supply fluctuates. As a result, it is possible to use switch means having a small withstand voltage and to use switch means having a small resistance value in the closed state.

【0017】第1のコンデンサに充電電流が流れている
期間は、インダクタは励磁されていて、インダクタに磁
気エネルギーが蓄積される。本発明において、出力回路
に含まれる第2のダイオードは、スイッチ手段の開動作
時に、第1のダイオードと共に、スイッチ手段の閉動作
時にインダクタに蓄積されたエネルギーを、第2のコン
デンサに伝送する回路を構成する。従って、第1のコン
デンサに充電電流が流れている期間に、スイッチ手段が
開状態になった時、インダクタに蓄積されたエネルギー
が、第1のダイオードを通して放出され、第2のコンデ
ンサに充電電流が流れる。それによって、インダクタに
蓄積されていた磁気エネルギーは第2のコンデンサに伝
送されるから、インダクタに蓄積された磁気エネルギー
が損失になることがない。
While the charging current is flowing through the first capacitor, the inductor is excited and magnetic energy is stored in the inductor. In the present invention, the second diode included in the output circuit is a circuit for transmitting the energy accumulated in the inductor when the switch is closed to the second capacitor together with the first diode when the switch is opened. Is configured. Therefore, when the switch means is opened while the charging current is flowing through the first capacitor, the energy stored in the inductor is released through the first diode, and the charging current flows through the second capacitor. Flows. Thereby, the magnetic energy stored in the inductor is transmitted to the second capacitor, so that the magnetic energy stored in the inductor does not become a loss.

【0018】本発明に係るDCーDCコンバータは、一
般的な構成要素として、制御回路を含んでおり、制御回
路はスイッチ手段を制御する。
The DC-DC converter according to the present invention includes a control circuit as a general component, and the control circuit controls the switch means.

【0019】更に、本発明に係るDCーDCコンバータ
は、1つの態様として、第2のトランスと、補助電源回
路とを含んでいてもよい。前記第2のトランスは、2つ
の巻線を有しており、第1の巻線は、前記インダクタを
構成する。前記補助電源回路は、前記第2のトランスの
第2の巻線に生じる電圧を利用して、制御回路のための
動作電源を生成する。
Further, the DC-DC converter according to the present invention may include, as one aspect, a second transformer and an auxiliary power supply circuit. The second transformer has two windings, and the first winding forms the inductor. The auxiliary power supply circuit generates an operation power supply for a control circuit by using a voltage generated in a second winding of the second transformer.

【0020】上記した態様のDCーDCコンバータにお
いて、第2のトランスの巻線の一方が、上述したインダ
クタを構成するので、スイッチ手段が閉動作したとき、
トランスの第2の巻線、第1のダイオード、第2のトラ
ンスの第1の巻線及び第1のコンデンサを巡る回路ルー
プが構成され、第1のコンデンサに対して上述した充電
動作が加わる。
In the DC-DC converter according to the above aspect, one of the windings of the second transformer constitutes the above-described inductor.
A circuit loop is formed around the second winding of the transformer, the first diode, the first winding of the second transformer, and the first capacitor, and the above-described charging operation is applied to the first capacitor.

【0021】また、スイッチ手段が開状態になったとき
は、第2のトランスの第1の巻線に蓄積されたエネルギ
ーが、第1のダイオード及び第2のダイオードを通して
放出され、出力平滑コンデンサに充電電流が流れる。そ
れによって、インダクタに蓄積されていた磁気エネルギ
ーが第2のコンデンサに伝送される。従って、インダク
タに蓄積された磁気エネルギーが損失になることはな
い。
When the switch is opened, the energy stored in the first winding of the second transformer is released through the first diode and the second diode, and is supplied to the output smoothing capacitor. Charging current flows. Thereby, the magnetic energy stored in the inductor is transmitted to the second capacitor. Therefore, the magnetic energy stored in the inductor will not be lost.

【0022】また、直流出力端子間に接続された負荷が
短絡された場合、第2のコンデンサの端子電圧はゼロに
なり、第1のコンデンサの端子電圧もゼロになる。した
がって、スイッチ手段の閉動作時に、主トランスの第2
の巻線に発生する電圧は、上述の回路ループにおいて、
直接に、第2のトランスの第1の巻線に加わるようにな
る。このため、第2のトランスの第2の巻線に充分な電
圧が発生するようになる。従って、負荷短絡時にも、制
御回路に対して充分な動作電圧を供給し得る。この回路
動作により、DCーDCコンバータに対して、制御回路
による定電流制御動作を行なわせ、負荷に安定した定電
流を供給することができる。
When the load connected between the DC output terminals is short-circuited, the terminal voltage of the second capacitor becomes zero and the terminal voltage of the first capacitor also becomes zero. Therefore, when the switch is closed, the second
The voltage generated in the winding of
It is directly applied to the first winding of the second transformer. Therefore, a sufficient voltage is generated in the second winding of the second transformer. Therefore, a sufficient operating voltage can be supplied to the control circuit even when the load is short-circuited. This circuit operation allows the DC-DC converter to perform a constant current control operation by the control circuit, thereby supplying a stable constant current to the load.

【0023】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図面を参照して更に詳しく説明する。添付図面
は、単なる例を示すものに過ぎない。
Other objects, configurations and advantages of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings are merely examples.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係るDCーDCコ
ンバータの電気回路図である。図を参照すると、本発明
に係るDCーDCコンバータは、主トランス2と、スイ
ッチ手段3と、出力回路4とを含む。参照符号1は直流
電源であり、本発明に係るDCーDCコンバータに対し
直流電圧Vinを供給する。直流電源1は交流電源から
整流平滑された電源またはバッテリ等である。直流電圧
Vinは入力端子T11、T12に供給される。
FIG. 1 is an electric circuit diagram of a DC-DC converter according to the present invention. Referring to the figure, the DC-DC converter according to the present invention includes a main transformer 2, switch means 3, and an output circuit 4. Reference numeral 1 denotes a DC power supply, which supplies a DC voltage Vin to the DC-DC converter according to the present invention. The DC power supply 1 is a power supply or a battery that is rectified and smoothed from an AC power supply. The DC voltage Vin is supplied to input terminals T11 and T12.

【0025】主トランス2は、第1の巻線N1と、第2
の巻線N2とを含んでいる。スイッチ手段3は、第1の
巻線N1に直列に接続され、第1の巻線N1を通して供
給される直流電圧Vinをスイッチングする。スイッチ
手段3は、一般には、FET等の3端子スイッチ素子に
よって構成される。スイッチ手段3は、制御回路6から
供給される制御信号によってスイッチング動作が制御さ
れる。スイッチ手段3の制御は、一般には、パルス幅変
調制御(PWM制御)方式によって行なわれる。制御回
路6は、直流出力端子T21ーT22に現れる直流出力
電圧Voを監視し、直流出力電圧Voが一定となるよう
な電圧安定化制御を、スイッチ手段3に与える。そのほ
か、過電流制御等も与える。
The main transformer 2 includes a first winding N1 and a second winding N1.
And winding N2. The switch means 3 is connected in series to the first winding N1, and switches the DC voltage Vin supplied through the first winding N1. The switch means 3 is generally constituted by a three-terminal switch element such as an FET. The switching operation of the switch means 3 is controlled by a control signal supplied from the control circuit 6. The control of the switch means 3 is generally performed by a pulse width modulation control (PWM control) method. The control circuit 6 monitors the DC output voltage Vo appearing at the DC output terminals T21-T22, and provides the switch means 3 with voltage stabilization control so that the DC output voltage Vo becomes constant. In addition, overcurrent control and the like are also provided.

【0026】出力回路4は、第1のコンデンサ41と、
第1のダイオード42と、インダクタ11とを含む。第
1のコンデンサ41は、一端が第2の巻線N2の一端に
接続されている。第1のダイオード42及びインダクタ
11は直列に接続され、その直列回路の一端が第1のコ
ンデンサ41の他端に接続され、他端が第2の巻線N2
の他端に接続されている。第1のダイオード42は、ス
イッチ手段3の閉動作時に、第2の巻線N2から第1の
コンデンサ41に充電電流を流すように方向付けられて
いる。
The output circuit 4 includes a first capacitor 41,
The first diode 42 and the inductor 11 are included. The first capacitor 41 has one end connected to one end of the second winding N2. The first diode 42 and the inductor 11 are connected in series, one end of the series circuit is connected to the other end of the first capacitor 41, and the other end is connected to the second winding N2.
Is connected to the other end. The first diode 42 is oriented such that a charging current flows from the second winding N2 to the first capacitor 41 when the switch means 3 is closed.

【0027】出力回路4は、更に、第2のダイオード4
3と、第2のコンデンサ44とを含んでいる。第2のダ
イオード43は、スイッチ手段3の開状態時に、第2の
巻線N2から、第1のコンデンサ41を通して、第2の
コンデンサ44に充電電流を流すように方向付けられて
いる。更に、第2のダイオード43は、スイッチ手段3
の開動作時に、第1のダイオード42と共に、スイッチ
手段3の閉動作時にインダクタ11に蓄積されたエネル
ギーを、第2のコンデンサ44に伝送する回路を構成す
る。第2のコンデンサ44は、出力平滑コンデンサとし
て用いられる。
The output circuit 4 further includes a second diode 4
3 and a second capacitor 44. The second diode 43 is oriented so that a charging current flows from the second winding N2 through the first capacitor 41 to the second capacitor 44 when the switch means 3 is open. Further, the second diode 43 is connected to the switch
When the switch is opened, the energy stored in the inductor 11 when the switch 3 is closed is transmitted to the second capacitor 44 together with the first diode. The second capacitor 44 is used as an output smoothing capacitor.

【0028】次に図2〜図4を参照して、図1に示した
DCーDCコンバータの動作を説明する。図2はスイッ
チ手段3が閉動作をしたときの回路動作を説明する図、
図3はスイッチ手段3が開状態にあるときの回路動作を
説明する図、図4は図1に示したDCーDCコンバータ
の各部における電圧波形を示している。図4(a)はス
イッチ手段3の両端に現れる電圧Vswの波形、図4
(b)は第1のダイオード42の両端に加わる電圧VD
1の波形、図4(c)は第2のダイオード43の両端に
加わる電圧VD2の波形、図4(d)は第1のコンデン
サ41の端子電圧Vcの波形である。
Next, the operation of the DC-DC converter shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram for explaining a circuit operation when the switch means 3 performs a closing operation,
FIG. 3 is a diagram for explaining a circuit operation when the switch means 3 is in an open state, and FIG. 4 shows voltage waveforms at various parts of the DC-DC converter shown in FIG. FIG. 4A shows a waveform of the voltage Vsw appearing at both ends of the switch means 3.
(B) is a voltage VD applied to both ends of the first diode 42.
4 (c) is a waveform of the voltage VD2 applied to both ends of the second diode 43, and FIG. 4 (d) is a waveform of the terminal voltage Vc of the first capacitor 41.

【0029】図1に示したDCーDCコンバータにおい
て、スイッチ手段3は、主トランス2に備えられた第1
の巻線N1に直列に接続され、第1の巻線N1を通して
供給される直流電圧Vinをスイッチングする。スイッ
チング出力は、主トランス2の第1の巻線N1から第2
の巻線N2に伝送される。
In the DC-DC converter shown in FIG. 1, the switch means 3 is provided in the first transformer provided in the main transformer 2.
, And switches the DC voltage Vin supplied through the first winding N1. The switching output is supplied from the first winding N1 of the main transformer 2 to the second winding N1.
To the winding N2.

【0030】主トランス2の第2の巻線N2には、出力
回路4が備えられている。出力回路4は、第1のコンデ
ンサ41と、第1のダイオード42とを含んでいる。第
1のコンデンサ41は、一端が第2の巻線N2の一端に
接続されている。第1のダイオード42及びインダクタ
11は、直列に接続され、直列回路を構成し、直列回路
の一端が第1のコンデンサ41の他端に接続され、直列
回路の他端が第2の巻線N2の他端に接続されている。
An output circuit 4 is provided on the second winding N2 of the main transformer 2. The output circuit 4 includes a first capacitor 41 and a first diode 42. The first capacitor 41 has one end connected to one end of the second winding N2. The first diode 42 and the inductor 11 are connected in series to form a series circuit, one end of the series circuit is connected to the other end of the first capacitor 41, and the other end of the series circuit is connected to the second winding N2. Is connected to the other end.

【0031】従って、スイッチ手段3が閉動作をしたと
き(図2参照)、主トランス2の第2の巻線N2、第1
のコンデンサ41、第1のダイオード42及びインダク
タ11を巡る回路ループが構成される。
Therefore, when the switch means 3 performs the closing operation (see FIG. 2), the second winding N2 of the main transformer 2, the first
A circuit loop surrounding the capacitor 41, the first diode 42, and the inductor 11 is formed.

【0032】しかも、第1のダイオード42は、スイッ
チ手段3の閉動作をしている時に、第2の巻線N2から
第1のコンデンサ41に充電電流Icを流すように方向
付けられている。従って、スイッチ手段3が閉動作をし
ているt0〜t1時(図4参照)の期間に、直流電源1
から、主トランス2の第1の巻線N1及び第2の巻線N
2を通し、更に、インダクタ11及び第1のダイオード
42を通して、第1のコンデンサ41に充電電流Ic
(図2参照)が流れる。第1のコンデンサ41の容量値
を十分に大きくすることにより、第1のコンデンサ41
の端子電圧Vcは、ほぼ一定(図4(d)参照)とな
り、2次側換算した直流電源1の電圧値となる。
Further, the first diode 42 is oriented so that the charging current Ic flows from the second winding N2 to the first capacitor 41 when the switch means 3 is performing the closing operation. Therefore, during the period from t0 to t1 (see FIG. 4) when the switch means 3 is performing the closing operation, the DC power
From the first winding N1 and the second winding N of the main transformer 2
2 and further through the inductor 11 and the first diode 42 to the first capacitor 41
(See FIG. 2) flows. By sufficiently increasing the capacitance value of the first capacitor 41, the first capacitor 41
Becomes substantially constant (see FIG. 4D), and becomes the voltage value of the DC power supply 1 converted to the secondary side.

【0033】スイッチ手段3が閉動作をしているt0〜
t1時には、直流電源1から、主トランス2の第1の巻
線N1及び第2の巻線N2を通して、第1のコンデンサ
41に充電電流Ic(図2参照)が流れ、それによっ
て、第1のコンデンサ41に静電エネルギーが蓄積され
ると共に、主トランス2のコアに磁気エネルギーが蓄積
される。
T0 when the switch means 3 is performing the closing operation
At t1, the charging current Ic (see FIG. 2) flows from the DC power supply 1 to the first capacitor 41 through the first winding N1 and the second winding N2 of the main transformer 2, thereby causing the first Electrostatic energy is stored in the capacitor 41 and magnetic energy is stored in the core of the main transformer 2.

【0034】出力回路4の第2のダイオード43は、ス
イッチ手段3が開状態となる時に、主トランス2の第2
の巻線N2から第1のコンデンサ41を通して、第2の
コンデンサ44に充電電流IFを流すように方向付けら
れている。従って、スイッチ手段3が開状態(図3参
照)となっているt1〜t2時(図4参照)の期間に、
主トランス2の第2の巻線N2から、第1のコンデンサ
41を通し、更に、第2のダイオード43を通して、第
2のコンデンサ44に充電電流IFが流れる。これによ
り、スイッチ手段3の閉期間中に主トランス2に蓄えら
れた磁気エネルギー、及び、第1のコンデンサ41に蓄
えられた静電エネルギーが、第2のコンデンサ44に伝
送される。スイッチ手段3の開期間はt1時からt3時
までであるが、t2時からt3時までは、エネルギー伝
送は行なわれない。
The second diode 43 of the output circuit 4 is connected to the second diode of the main transformer 2 when the switch means 3 is opened.
Through the first capacitor 41 from the winding N2 to the second capacitor 44. Accordingly, during the period from t1 to t2 (see FIG. 4) when the switch means 3 is in the open state (see FIG. 3),
A charging current IF flows from the second winding N2 of the main transformer 2 through the first capacitor 41 and further through the second diode 43 to the second capacitor 44. As a result, the magnetic energy stored in the main transformer 2 and the electrostatic energy stored in the first capacitor 41 during the closing period of the switch means 3 are transmitted to the second capacitor 44. The opening period of the switch means 3 is from t1 to t3, but energy transmission is not performed from t2 to t3.

【0035】第2のコンデンサ44は、出力平滑コンデ
ンサを構成し、直流出力端子T21ーT22間に接続さ
れているから、第2のコンデンサ44の端子電圧が、直
流出力電圧Voとして、直流出力端子T21ーT22間
に接続された負荷5に供給される。
Since the second capacitor 44 constitutes an output smoothing capacitor and is connected between the DC output terminals T21 and T22, the terminal voltage of the second capacitor 44 is set as the DC output voltage Vo and the DC output terminal It is supplied to the load 5 connected between T21 and T22.

【0036】スイッチ手段3が開状態となった時、主ト
ランス2の第2の巻線N2に発生する電圧VF(図3参
照)は、直流出力電圧Voから、第1のコンデンサ41
の端子電圧Vcを引いた値にクランプされる。スイッチ
手段3の両端には、直流電源1から供給される直流電圧
Vinと、第2の巻線N2に生じるクランプ電圧(2次
側クランプ電圧)を1次側換算した電圧(1次側換算ク
ランプ電圧)Vnpとを加えた電圧Vswが発生する。
一次側換算クランプ電圧Vnpは、主トランス2の第2
の巻線N2と第1の巻線N1との巻き数比によってほぼ
定まる。この関係を、式によって示すと、 Vc=(Ns/Np)Vin (1) Vnp=(Np/Ns)(Vo−Vc) (2) Vsw=Vin+Vnp (3) 式(1)、(2)及び(3)より Vsw=(Np/Ns)Vo 但し、 Vo:直流出力電圧 Np:主トランス2の第1の巻線N1の巻数 Ns:主トランス2の第2の巻線N2の巻数 となる。
When the switch means 3 is opened, the voltage VF (see FIG. 3) generated in the second winding N2 of the main transformer 2 is changed from the DC output voltage Vo to the first capacitor 41.
Is clamped to a value obtained by subtracting the terminal voltage Vc of At both ends of the switch means 3, a DC voltage Vin supplied from the DC power supply 1 and a voltage obtained by converting a clamp voltage (secondary clamp voltage) generated in the second winding N2 to a primary side (primary side converted clamp). A voltage Vsw is generated by adding the voltage Vnp.
The primary-side converted clamp voltage Vnp is equal to the second
Of the winding N2 and the first winding N1. This relationship is expressed by an equation: Vc = (Ns / Np) Vin (1) Vnp = (Np / Ns) (Vo−Vc) (2) Vsw = Vin + Vnp (3) Equations (1), (2) and From (3), Vsw = (Np / Ns) Vo, where Vo: DC output voltage Np: number of turns of the first winding N1 of the main transformer 2 Ns: number of turns of the second winding N2 of the main transformer 2

【0037】上記式から明らかなように、巻数比(Np
/Ns)を適切に選定することにより、スイッチ手段3
に加わる電圧Vswを低下させ、電圧ストレスを軽減す
ることができる。また、スイッチ手段3に加わる電圧ス
トレスを軽減することによって、従来と比べて、導通時
の抵抗値の小さいスイッチ手段3を使用でき、スイッチ
手段3の導通期間に発生する損失を従来と比べて減らす
ことができる。
As is apparent from the above equation, the turns ratio (Np
/ Ns), the switching means 3
Can be reduced, and the voltage stress can be reduced. Further, by reducing the voltage stress applied to the switch means 3, the switch means 3 having a smaller resistance value during conduction can be used as compared with the conventional one, and the loss occurring during the conduction period of the switch means 3 can be reduced as compared with the conventional one. be able to.

【0038】また、スイッチ手段3の閉動作時におい
て、第1のコンデンサ41に流れる充電電流Icが、イ
ンダクタ11を通るので、インダクタ11と第1のコン
デンサ41との間に直列共振が生じ、流れる充電電流I
cはサイン波形になる。よって、スイッチ手段3に流れ
る電流波形は、主トランス2に流れる鋸波状励磁電流
と、第1のコンデンサ41に流れ込む共振電流とを重畳
した波形になる。このため、主トランス2に流れる電流
波形の高周波成分が減るので、高周波成分の表皮効果に
起因する銅損が低減できる。また、ノイズの発生を少な
くすることができる。
When the switch 3 is closed, the charging current Ic flowing through the first capacitor 41 passes through the inductor 11, so that a series resonance occurs between the inductor 11 and the first capacitor 41 and flows. Charging current I
c becomes a sine waveform. Therefore, the waveform of the current flowing through the switch means 3 is a waveform in which the sawtooth exciting current flowing through the main transformer 2 and the resonance current flowing into the first capacitor 41 are superimposed. For this reason, the high frequency component of the current waveform flowing through the main transformer 2 is reduced, so that copper loss due to the skin effect of the high frequency component can be reduced. Further, generation of noise can be reduced.

【0039】上述のように、第1のコンデンサ41に流
れる充電電流Ic(図2参照)が、インダクタ11を通
る。このため、第1のコンデンサ41に充電電流Icが
流れている期間は、インダクタ11は励磁されていて、
インダクタ11に磁気エネルギーが蓄積される。
As described above, the charging current Ic flowing through the first capacitor 41 (see FIG. 2) passes through the inductor 11. Therefore, while the charging current Ic is flowing through the first capacitor 41, the inductor 11 is excited,
Magnetic energy is stored in the inductor 11.

【0040】第1のコンデンサ41に充電電流Icが流
れている期間に、スイッチ手段3が開状態になった時、
インダクタ11から第2のコンデンサ44に充電電流I
L(図3参照)が流れ、それによって、インダクタ11
に蓄積された磁気エネルギーが、第2のコンデンサ44
に伝送される。従って、インダクタ11に蓄えられた磁
気エネルギーが損失になる恐れはない。
When the switch means 3 is opened while the charging current Ic is flowing through the first capacitor 41,
The charging current I from the inductor 11 to the second capacitor 44
L (see FIG. 3), thereby causing the inductor 11
The magnetic energy stored in the second capacitor 44
Is transmitted to Therefore, there is no possibility that the magnetic energy stored in the inductor 11 will be lost.

【0041】図5は、本発明に係るDCーDCコンバー
タの更に別の実施例を示す電気回路図である。図5にお
いて、図1、2、3と同一の構成部分については、同一
の参照符号を付し、説明を省略する。図5に示したDC
ーDCコンバータは、第2のトランス7と、補助電源回
路8とを含んでいる。
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the DC-DC converter according to the present invention. 5, the same components as those in FIGS. 1, 2, and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. DC shown in FIG.
The DC converter includes a second transformer 7 and an auxiliary power supply circuit 8.

【0042】主トランス2は第3の巻線N3を有してお
り、主トランス2の第3の巻線N3は、補助電源回路8
に接続されている。また、負荷5に直列に出力電流検出
回路9が接続されている。
The main transformer 2 has a third winding N3, and the third winding N3 of the main transformer 2 is
It is connected to the. An output current detection circuit 9 is connected to the load 5 in series.

【0043】制御回路6は、補助電源回路8から動作電
圧を供給され、直流出力電圧Voが一定となるような電
圧安定化制御を、スイッチ手段3に与える。制御回路6
は、更に、出力電流検出回路9から供給される電流検出
信号により、直流出力電流Ioを監視し、定電流制御を
スイッチ手段3に与える。
The control circuit 6 is supplied with the operating voltage from the auxiliary power supply circuit 8 and gives the switch means 3 voltage stabilization control so that the DC output voltage Vo is constant. Control circuit 6
Monitors the DC output current Io based on the current detection signal supplied from the output current detection circuit 9, and provides the constant current control to the switch means 3.

【0044】次に、第2のトランス7は、第1の巻線1
1と、第2の巻線12とを有する。第1の巻線11は、
インダクタ11(図1〜図4参照)を構成する。第1の
巻線11による作用効果は、図1〜図4のインダクタ1
1と全く同じであるので、説明は省略する。第2のトラ
ンス7に備えられた第2の巻線12は、補助電源回路8
に接続されている。従って、補助電源回路8は、主トラ
ンス2の第3の巻線N3、及び、第2のトランス7の第
2の巻線12の両者から、エネルギーの供給を受ける。
Next, the second transformer 7 is connected to the first winding 1.
1 and a second winding 12. The first winding 11 is
This constitutes the inductor 11 (see FIGS. 1 to 4). The operation and effect of the first winding 11 are the same as those of the inductor 1 shown in FIGS.
Since it is exactly the same as 1, the description is omitted. The second winding 12 provided in the second transformer 7 includes an auxiliary power supply circuit 8
It is connected to the. Therefore, the auxiliary power supply circuit 8 receives supply of energy from both the third winding N3 of the main transformer 2 and the second winding 12 of the second transformer 7.

【0045】通常の負荷5で動作している場合、DCー
DCコンバータは定電圧動作をし、主トランス2の第3
の巻線N3には充分な電圧が発生する。第3の巻線N3
に生じる電圧は補助電源回路8に利用される。制御回路
6は、第3の巻線N3及び補助電源回路8から供給され
る動作電圧により、安定に動作する。
When operating with the normal load 5, the DC-DC converter operates at a constant voltage and the third
A sufficient voltage is generated in the winding N3. Third winding N3
Is used for the auxiliary power supply circuit 8. The control circuit 6 operates stably by the operating voltage supplied from the third winding N3 and the auxiliary power supply circuit 8.

【0046】次に、負荷短絡を生じた場合、DCーDC
コンバータは定電流源として動作する。この場合、制御
回路6により、スイッチ手段3の導通期間は非常に短く
制御される。このため、第3の巻線N3及び補助電源回
路8によって構成される回路が、フォワード方式となっ
ている場合は、第3の巻線N3に発生する電圧が、第1
の巻線N1と第3の巻線N3との間の巻き数比によって
定まる値にはならずに、低下する。第3の巻線N3及び
補助電源回路8によって構成される回路が、フライバッ
ク方式となっている場合は、第3の巻線N3に発生する
電圧はゼロになる。
Next, when a load short circuit occurs, DC-DC
The converter operates as a constant current source. In this case, the conduction period of the switch means 3 is controlled to be very short by the control circuit 6. For this reason, when the circuit constituted by the third winding N3 and the auxiliary power supply circuit 8 is of a forward type, the voltage generated in the third winding N3 is equal to the voltage of the first winding N3.
Does not become a value determined by the turn ratio between the third winding N1 and the third winding N3, but decreases. When the circuit constituted by the third winding N3 and the auxiliary power supply circuit 8 is of a flyback type, the voltage generated in the third winding N3 becomes zero.

【0047】一方、第2のトランス7は、第1の巻線1
1に結合された第2の巻線12を有しており、第2の巻
線12から補助電源回路8に対して、エネルギーが供給
される。負荷短絡を生じた場合、第2のコンデンサ44
及び第1のコンデンサ41の端子電圧が零になる。そし
て、スイッチ手段3が閉状態になったとき、主トランス
2の第2の巻線N2に発生した電圧が、トランス7の第
1の巻線11に加わり、第2の巻線12に電圧が発生す
る。この電圧が補助電源回路8に供給される。このた
め、負荷短絡を生じた場合も、補助電源回路8に対して
充分なエネルギーを供給し、DCーDCコンバータに対
して、制御回路6による定電流制御動作を行なわせ、負
荷5に安定した定電流を供給することができる。
On the other hand, the second transformer 7 includes the first winding 1
1 has a second winding 12 coupled thereto, and energy is supplied from the second winding 12 to the auxiliary power supply circuit 8. When a load short circuit occurs, the second capacitor 44
And the terminal voltage of the first capacitor 41 becomes zero. Then, when the switch means 3 is closed, the voltage generated in the second winding N2 of the main transformer 2 is applied to the first winding 11 of the transformer 7 and the voltage is applied to the second winding 12. Occur. This voltage is supplied to the auxiliary power supply circuit 8. For this reason, even when a load short circuit occurs, sufficient energy is supplied to the auxiliary power supply circuit 8 to cause the DC-DC converter to perform a constant current control operation by the control circuit 6 so that the load 5 becomes stable. A constant current can be supplied.

【0048】従来、出力電流検出回路9の電圧降下か
ら、制御回路6の動作電源を得る回路が知られていた。
しかし、この場合は、出力電流検出回路9のインピーダ
ンスを高くする必要があり、必然的に、出力電流検出回
路9に大きな損失を生じる。これに対して、図5に示す
実施例の場合、第2のトランス7に生じる電圧を利用し
て、制御回路6の動作電源を得ているので、出力電流検
出回路9のインピーダンスを低下させることができ、損
失を低減することができる。
Conventionally, a circuit for obtaining an operating power supply of the control circuit 6 from a voltage drop of the output current detection circuit 9 has been known.
However, in this case, it is necessary to increase the impedance of the output current detection circuit 9, and inevitably causes a large loss in the output current detection circuit 9. On the other hand, in the case of the embodiment shown in FIG. 5, since the operating power supply of the control circuit 6 is obtained by using the voltage generated in the second transformer 7, the impedance of the output current detection circuit 9 must be reduced. And loss can be reduced.

【0049】図6は、図5に示したDCーDCコンバー
タにおける補助電源回路8の具体的な電気回路図であ
る。図6において、図5と同一の構成部分については、
同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 6 is a specific electric circuit diagram of the auxiliary power supply circuit 8 in the DC-DC converter shown in FIG. In FIG. 6, the same components as those in FIG.
The same reference numerals are given and the description is omitted.

【0050】補助電源回路8は、第3のダイオード81
と、第4のダイオード82と、第3のコンデンサ83と
を含んでいる。第3のダイオード81は、主トランス2
の第3の巻線N3と直列に接続され、直列回路を構成
し、直列回路の両端が第3のコンデンサ83の両端に接
続されている。第3のコンデンサ83は、補助電源回路
8における平滑コンデンサを構成する。
The auxiliary power supply circuit 8 includes a third diode 81
, A fourth diode 82, and a third capacitor 83. The third diode 81 is connected to the main transformer 2
Is connected in series with the third winding N3 to form a series circuit, and both ends of the series circuit are connected to both ends of the third capacitor 83. Third capacitor 83 forms a smoothing capacitor in auxiliary power supply circuit 8.

【0051】第3のダイオード81は、スイッチ手段3
の開状態時に、主トランス2の第3の巻線N3から第3
のコンデンサ83に充電電流を流す(フライバック方
式)ように方向付けられている。但し、第3のダイオー
ド81は、スイッチ手段3の閉動作時に、主トランス2
の第3の巻線N3から第3のコンデンサ83に充電電流
を流すように方向付けられていてもよい。
The third diode 81 is connected to the switch means 3
In the open state, the third winding N3 of the main transformer 2
Of the capacitor 83 (a flyback method). However, the third diode 81 is connected to the main transformer 2 when the switch means 3 is closed.
Of the third winding N3 to the third capacitor 83.

【0052】第4のダイオード82は、第2のトランス
7の第2の巻線12に、直列に接続され、直列回路を構
成し、直列回路の両端が第3のコンデンサ83の両端に
接続されている。第4のダイオード82は、スイッチ手
段3の閉動作時に、第2のトランス7の第2の巻線12
から第3のコンデンサ83に充電電流を流すように方向
付けられている。
The fourth diode 82 is connected in series to the second winding 12 of the second transformer 7 to form a series circuit, and both ends of the series circuit are connected to both ends of the third capacitor 83. ing. The fourth diode 82 is connected to the second winding 12 of the second transformer 7 when the switch 3 closes.
From the first capacitor 83 to the third capacitor 83.

【0053】上述したように、図示された補助電源回路
8において、第3のダイオード81と、主トランス2の
第3の巻線N3とを直列に接続して構成された直列回路
の両端が、第3のコンデンサ83の両端に接続されてい
る。従って、主トランス2の第3の巻線N3、第3のダ
イオード81及び第3のコンデンサ83を巡る充電ルー
プが構成される。実施例において、第3のダイオード8
1は、スイッチ手段3の開状態時に、主トランス2の第
3の巻線N3から第3のコンデンサ83に充電電流を流
すように方向付けられているので、スイッチ手段3の開
状態時に、主トランス2の第3の巻線N3から第3のダ
イオード81を通って、第3のコンデンサ83に充電電
流が流れ、第3のコンデンサ83が端子電圧V02まで
充電される。この端子電圧V02が制御回路6に供給さ
れる。
As described above, in the illustrated auxiliary power supply circuit 8, both ends of a series circuit formed by connecting the third diode 81 and the third winding N3 of the main transformer 2 in series It is connected to both ends of the third capacitor 83. Accordingly, a charging loop is formed around the third winding N3 of the main transformer 2, the third diode 81, and the third capacitor 83. In the embodiment, the third diode 8
1 is oriented so that a charging current flows from the third winding N3 of the main transformer 2 to the third capacitor 83 when the switch means 3 is in the open state. A charging current flows from the third winding N3 of the transformer 2 to the third capacitor 83 through the third diode 81, and the third capacitor 83 is charged to the terminal voltage V02. This terminal voltage V02 is supplied to the control circuit 6.

【0054】第4のダイオード82は、第2のトランス
7に備えられた第2の巻線12に直列に接続され、直列
回路を構成する。この直列回路の両端は第3のコンデン
サ83の両端に接続されている。従って、第2のトラン
ス7の第2の巻線12、第4のダイオード82及び第3
のコンデンサ83を巡る充電回路ループが構成される。
The fourth diode 82 is connected in series to the second winding 12 provided in the second transformer 7 to form a series circuit. Both ends of this series circuit are connected to both ends of the third capacitor 83. Therefore, the second winding 12 of the second transformer 7, the fourth diode 82 and the third
A charging circuit loop surrounding the capacitor 83 is formed.

【0055】第4のダイオード82は、スイッチ手段3
の閉動作時に、第2のトランス7の第2の巻線12から
第3のコンデンサ83に充電電流を流すように方向付け
られている。従って、スイッチ手段3の閉動作時に、第
2のトランス7に備えられた第2の巻線12から、第4
のダイオード82を通って、第3のコンデンサ83に充
電電流が流れ、第3のコンデンサ83が端子電圧V02
まで充電される。この端子電圧V02が制御回路6に供
給される。
The fourth diode 82 is connected to the switch 3
During the closing operation, the charging current is directed from the second winding 12 of the second transformer 7 to the third capacitor 83. Therefore, when the switch means 3 is closed, the fourth winding 12 provided in the second transformer 7
, A charging current flows to the third capacitor 83, and the third capacitor 83 is connected to the terminal voltage V02.
Charged up to. This terminal voltage V02 is supplied to the control circuit 6.

【0056】次に、図6に示したDCーDCコンバータ
の動作を説明する。まず、定常動作領域では、主トラン
ス2の第3の巻線N3に生じる電圧Vhにより、第3の
ダイオード81を通して、第3のコンデンサ83が充電
される。
Next, the operation of the DC-DC converter shown in FIG. 6 will be described. First, in the steady operation region, the third capacitor 83 is charged through the third diode 81 by the voltage Vh generated in the third winding N3 of the main transformer 2.

【0057】負荷5が短絡された場合は、第3の巻線N
3に発生する電圧Vhはゼロであるが、第2のトランス
7に備えられた第2の巻線12に電圧Vgが発生する。
第3のコンデンサ83は、第2の巻線12に電圧Vgに
より、第4のダイオード82を通して、充電される。
When the load 5 is short-circuited, the third winding N
Although the voltage Vh generated at 3 is zero, the voltage Vg is generated at the second winding 12 provided in the second transformer 7.
The third capacitor 83 is charged by the voltage Vg of the second winding 12 through the fourth diode 82.

【0058】また、負荷5が短絡された場合、第2のコ
ンデンサ44及び第1のコンデンサ41の端子電圧が零
になり、スイッチ手段3の閉期間において、主トランス
2の第2の巻線N2に発生する電圧が、第2のトランス
7に備えられた第1の巻線11に加わる。同時に、第2
のトランス7に備えられた第2の巻線12に電圧Vgが
発生し、第3のコンデンサ83に充電電流が流れ込む。
これによって、負荷短絡時にも、第3のコンデンサ83
の端子電圧V02が低下することがなくなり、制御回路
6が安定に動作する。従って、負荷短絡時に、DCーD
Cコンバータに定電流動作を確実に行なわせることがで
きる。
When the load 5 is short-circuited, the terminal voltages of the second capacitor 44 and the first capacitor 41 become zero, and the second winding N2 of the main transformer 2 is closed while the switch means 3 is closed. Is applied to the first winding 11 provided in the second transformer 7. At the same time, the second
A voltage Vg is generated in the second winding 12 provided in the transformer 7, and a charging current flows into the third capacitor 83.
Thus, even when the load is short-circuited, the third capacitor 83
Does not decrease, and the control circuit 6 operates stably. Therefore, DC-D
The constant current operation can be reliably performed by the C converter.

【0059】負荷短絡時に、第2のトランス7の第2の
巻線12に発生する電圧Vgと、第1の主トランス2の
第3の巻線N3に生じる電圧Vgについて、Vh>Vg
を満たすように、第2のトランス7の第1の巻線11
と、第2の巻線12との巻き数比を定めておくものとす
る。
When the load is short-circuited, the voltage Vg generated in the second winding 12 of the second transformer 7 and the voltage Vg generated in the third winding N3 of the first main transformer 2 are: Vh> Vg
So that the first winding 11 of the second transformer 7 is
And the ratio of the number of turns to the second winding 12 is determined.

【0060】図7は本発明に係るDCーDCコンバータ
の更に別の実施例を示す電気回路図である。図7におい
て、図6と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付し、説明を省略する。この実施例では、主トランス
2の第3の巻線N3と第2のトランス7の第2の巻線1
2とを、極性を合わせて直列に接続してある。第3の巻
線N3及び第2の巻線12の直列回路と直列に、第3の
ダイオード81が接続されている。第3のダイオード8
1の極性は、スイッチ手段3が閉動作をしたときに、第
3の巻線N3に生じる電圧Vh、及び、第2の巻線12
に生じる電圧Vgに対して順方向(フォワード方式)と
なるように選定されている。
FIG. 7 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the DC-DC converter according to the present invention. 7, the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In this embodiment, the third winding N3 of the main transformer 2 and the second winding 1 of the second transformer 7
2 are connected in series with the same polarity. A third diode 81 is connected in series with the series circuit of the third winding N3 and the second winding 12. Third diode 8
The polarity of the first winding 12 depends on the voltage Vh generated in the third winding N3 and the second winding 12 when the switch means 3 performs the closing operation.
Is selected so as to be in the forward direction (forward system) with respect to the voltage Vg generated at the time.

【0061】定常動作領域では、主トランス2の第3の
巻線N3に生じる電圧により、第3のダイオード81を
通して、コンデンサ83が充電される。
In the normal operation region, the capacitor 83 is charged through the third diode 81 by the voltage generated in the third winding N3 of the main transformer 2.

【0062】負荷5が短絡された場合は、第3の巻線N
3に発生する電圧Vhが前述した理由によって低下する
が、第2のトランス7に備えられた第2の巻線12に電
圧Vgが発生する。第3のコンデンサ83は、低下した
電圧Vhと第2の巻線12に発生した電圧Vgとの和
(Vh+Vg)によって、第3のダイオード81を通し
て、充電される。これによって、負荷短絡時にも、第3
のコンデンサ83の端子電圧V02が低下することがな
くなり、制御回路6が安定に動作する。従って、負荷短
絡時に、DCーDCコンバータに定電流動作を確実に行
なわせることができる。
When the load 5 is short-circuited, the third winding N
Although the voltage Vh generated at 3 decreases for the above-mentioned reason, the voltage Vg is generated at the second winding 12 provided in the second transformer 7. The third capacitor 83 is charged through the third diode 81 by the sum (Vh + Vg) of the reduced voltage Vh and the voltage Vg generated in the second winding 12. As a result, even when the load is short-circuited, the third
The terminal voltage V02 of the capacitor 83 does not decrease, and the control circuit 6 operates stably. Therefore, when the load is short-circuited, the DC-DC converter can reliably perform the constant current operation.

【0063】図8は本発明に係るDCーDCコンバータ
の更に別の実施例を示す電気回路図である。図8におい
て、図6と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付し、説明を省略する。この実施例では、補助電源回
路8のうち、主トランス2の第3の巻線N3に生じる電
圧Vhを利用する回路部分は、第4のコンデンサ84
と、第5のダイオード85とを含む。第4のコンデンサ
84は、一端が主トランス2の第3の巻線N3の一端に
接続されている。第5のダイオード85は、スイッチ手
段3の閉動作時に、第3の巻線N3から第4のコンデン
サ84に充電電流を流すように方向付けられている。
FIG. 8 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the DC-DC converter according to the present invention. 8, the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In this embodiment, a circuit portion of the auxiliary power supply circuit 8 that uses the voltage Vh generated in the third winding N3 of the main transformer 2 is a fourth capacitor 84.
And a fifth diode 85. One end of the fourth capacitor 84 is connected to one end of the third winding N3 of the main transformer 2. The fifth diode 85 is oriented so that a charging current flows from the third winding N3 to the fourth capacitor 84 when the switch means 3 is closed.

【0064】補助電源回路4は、更に、第6のダイオー
ド86を含んでいる。第6のダイオード86は、スイッ
チ手段3の開状態時に、第3の巻線N3から、第4のコ
ンデンサ84を通して、第3のコンデンサ83に充電電
流を流すように方向付けられている。
The auxiliary power supply circuit 4 further includes a sixth diode 86. The sixth diode 86 is oriented such that a charging current flows from the third winding N3 to the third capacitor 83 through the fourth capacitor 84 when the switch means 3 is in the open state.

【0065】上述した補助電源回路8の回路構成は、主
トランス2の第2の巻線N2、第1のコンデンサ41、
第1のダイオード42、第2のダイオード42及び第2
のコンデンサ44による回路構成と、基本的に同じであ
り、同様の作用効果を奏する。従って、定常動作時に、
入力電圧が変動した場合も、制御回路6に供給される第
3のコンデンサ83の端子電圧V02を一定化すること
ができる。このため、補助電源回路8において発生する
損失を一定化し、電圧V02の値を、従来よりも低く設
定できるようになるので、補助電源回路8で発生する損
失を小さくすることができる。
The circuit configuration of the above-described auxiliary power supply circuit 8 includes the second winding N2 of the main transformer 2, the first capacitor 41,
The first diode 42, the second diode 42, and the second
This is basically the same as the circuit configuration using the capacitor 44, and has the same effect. Therefore, during normal operation,
Even when the input voltage changes, the terminal voltage V02 of the third capacitor 83 supplied to the control circuit 6 can be kept constant. For this reason, the loss generated in the auxiliary power supply circuit 8 can be made constant, and the value of the voltage V02 can be set lower than in the conventional case, and the loss generated in the auxiliary power supply circuit 8 can be reduced.

【0066】負荷5が短絡された場合は、第3の巻線N
3に発生する電圧Vhは低下するが、第2のトランス7
に備えられた第2の巻線12に電圧Vgが発生する。第
3のコンデンサ83は、電圧Vgにより、第3のダイオ
ード82を通して充電される。これによって、負荷短絡
時にも、第3のコンデンサ83の端子電圧V02が低下
することがなくなり、制御回路6が安定に動作する。従
って、負荷短絡時に、DCーDCコンバータに定電流動
作を確実に行なわせることができる。
When the load 5 is short-circuited, the third winding N
Although the voltage Vh generated in the third transformer 7 decreases, the second transformer 7
, A voltage Vg is generated in the second winding 12 provided in the first stage. The third capacitor 83 is charged by the voltage Vg through the third diode 82. Thus, even when the load is short-circuited, the terminal voltage V02 of the third capacitor 83 does not decrease, and the control circuit 6 operates stably. Therefore, when the load is short-circuited, the DC-DC converter can reliably perform the constant current operation.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
ような効果を得ることができる。 (a)簡単な構成で、スイッチ手段に加わる電圧ストレ
スを下げることができるDCーDCコンバータを提供す
ることができる。 (b)損失が小さく、効率の高いDCーDCコンバータ
を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (A) It is possible to provide a DC-DC converter capable of reducing the voltage stress applied to the switch means with a simple configuration. (B) A DC-DC converter with small loss and high efficiency can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るDC−DCコンバータの電気回路
図である。
FIG. 1 is an electric circuit diagram of a DC-DC converter according to the present invention.

【図2】図1に示したDCーDCコンバータにおいてス
イッチ手段が閉動作をしたときの回路動作を説明する図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit operation when a switch unit performs a closing operation in the DC-DC converter illustrated in FIG. 1;

【図3】図1に示したDCーDCコンバータにおいて、
スイッチ手段が開状態にあるときの回路動作を説明する
図である。
FIG. 3 shows a DC-DC converter shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit operation when the switch unit is in an open state.

【図4】図1に示したDCーDCコンバータの各部にお
ける電圧波形を示している。
FIG. 4 shows voltage waveforms at various parts of the DC-DC converter shown in FIG.

【図5】本発明に係るDC−DCコンバータの別の実施
例を示す電気回路図である。
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the DC-DC converter according to the present invention.

【図6】本発明に係るDC−DCコンバータの更に別の
実施例を示す電気回路図である。
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the DC-DC converter according to the present invention.

【図7】本発明に係るDCーDCコンバータの更に別の
実施例を示す電気回路図である。
FIG. 7 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the DC-DC converter according to the present invention.

【図8】本発明に係るDCーDCコンバータの更に別の
実施例を示す電気回路図である。
FIG. 8 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the DC-DC converter according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源 2 主トランス 3 スイッチ手段 4 出力回路 41 第1のコンデンサ 42 第1のダイオード 11 インダクタ 43 第2のダイオード 44 第2のコンデンサ 5 負荷 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 2 Main transformer 3 Switching means 4 Output circuit 41 First capacitor 42 First diode 11 Inductor 43 Second diode 44 Second capacitor 5 Load

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主トランスと、スイッチ手段と、出力回
路とを含むDCーDCコンバータであって、 前記主トランスは、第1の巻線と、第2の巻線とを有し
ており、 前記スイッチ手段は、前記第1の巻線に直列に接続さ
れ、前記第1の巻線を通して供給される直流電圧をスイ
ッチングし、 前記出力回路は、第1のコンデンサと、第1のダイオー
ドと、インダクタと、第2のダイオードと、第2のコン
デンサとを含んでおり、 前記第1のコンデンサは、一端が前記第2の巻線の一端
に接続されており、 前記第1のダイオード及び前記インダクタは、直列に接
続され、直列回路の両端が前記コンデンサの他端と、前
記第2の巻線の他端との間に接続されており、 前記第1のダイオードは、前記スイッチ手段の閉動作時
に、前記第2の巻線及び前記インダクタを通って、前記
コンデンサに充電電流を流すように方向付けられてお
り、 前記第2のダイオードは、前記スイッチ手段の開動作時
に、前記第2の巻線及び前記コンデンサを通って前記第
2のコンデンサに充電電流を流し、かつ、前記第1のダ
イオードと共に、前記スイッチ手段の閉動作時に前記イ
ンダクタに蓄積されたエネルギーを、前記第2のコンデ
ンサに伝送する回路を構成し、 前記第2のコンデンサは、出力平滑コンデンサであるD
C−DCコンバータ。
1. A DC-DC converter including a main transformer, switch means, and an output circuit, wherein the main transformer has a first winding and a second winding, The switch means is connected in series to the first winding and switches a DC voltage supplied through the first winding. The output circuit includes a first capacitor, a first diode, An inductor, a second diode, and a second capacitor, wherein the first capacitor has one end connected to one end of the second winding, and the first diode and the inductor Are connected in series, both ends of a series circuit are connected between the other end of the capacitor and the other end of the second winding, and the first diode is configured to close the switch means. Sometimes the second winding and the front The second diode is directed to pass a charging current to the capacitor through the inductor, and wherein the second diode passes through the second winding and the capacitor when the switch means is opened. A circuit for transmitting a charging current to the second capacitor and transmitting the energy stored in the inductor to the second capacitor together with the first diode at the time of closing the switch means; Is an output smoothing capacitor D
C-DC converter.
【請求項2】 請求項1に記載されたDCーDCコンバ
ータであって、 更に、制御回路を含んでおり、前記制御回路は、前記ス
イッチ手段を制御するDC−DCコンバータ。
2. The DC-DC converter according to claim 1, further comprising a control circuit, wherein said control circuit controls said switch means.
【請求項3】 請求項2に記載されたDCーDCコンバ
ータであって、更に、第2のトランスと、補助電源回路
とを含んでおり 前記第2のトランスは、第1の巻線と、第2の巻線とを
含んでおり、 前記第2のトランスの前記第1の巻線は前記インダクタ
を構成しており、 前記補助電源回路は、前記第2のトランスの前記第2の
巻線に生じる電圧を利用し、前記制御回路のための動作
電源を生成するDC−DCコンバータ。
3. The DC-DC converter according to claim 2, further comprising a second transformer and an auxiliary power circuit, wherein the second transformer has a first winding, A second winding, wherein the first winding of the second transformer constitutes the inductor, and the auxiliary power supply circuit comprises a second winding of the second transformer. A DC-DC converter that generates an operation power supply for the control circuit by using a voltage generated in the control circuit.
【請求項4】 請求項3に記載されたDCーDCコンバ
ータであって、 前記主トランスは、更に、第3の巻線を有しており、 前記補助電源回路は、前記第3の巻線に生じる電圧を利
用するDC−DCコンバータ。
4. The DC-DC converter according to claim 3, wherein the main transformer further has a third winding, and the auxiliary power supply circuit has a third winding. DC-DC converter using the voltage generated in the DC-DC converter.
【請求項5】 請求項4に記載されたDCーDCコンバ
ータであって、 前記第2のトランスは、負荷が短絡された場合におい
て、前記主トランスの前記第3の巻線に生じる電圧より
も大きい電圧が、前記2つの巻線の他方に生じるよう
に、前記2つの巻線の巻き数比が選定されているDC−
DCコンバータ。
5. The DC-DC converter according to claim 4, wherein the second transformer has a voltage lower than a voltage generated in the third winding of the main transformer when a load is short-circuited. The DC-turn ratio of the two windings is selected so that a large voltage is generated in the other of the two windings.
DC converter.
【請求項6】 請求項4に記載されたDCーDCコンバ
ータであって、 更に第3のダイオードを含んでおり、 前記主トランスの前記第3の巻線と、前記第2のトラン
スの第2の巻線とは、極性を合わせて直列に接続されて
おり、 前記第3のダイオードは、前記主トランスの前記第3の
巻線及び前記第2のトランスの第2の巻線の直列回路と
直列に接続され、前記スイッチ手段が閉動作をしたとき
に、前記主トランスの前記第3の巻線に生じる電圧及び
前記第2のトランスの第2の巻線に生じる電圧に対して
順方向となるように選定されているDCーDCコンバー
タ。
6. The DC-DC converter according to claim 4, further comprising a third diode, wherein said third winding of said main transformer and a second winding of said second transformer are provided. And the third diode is connected in series with the same polarity. The third diode is connected to a series circuit of the third winding of the main transformer and the second winding of the second transformer. Are connected in series, and when the switch means performs a closing operation, a forward voltage is applied to a voltage generated in the third winding of the main transformer and a voltage generated in the second winding of the second transformer. DC-DC converter that is selected to be.
【請求項7】 請求項4に記載されたDCーDCコンバ
ータであって、 前記補助電源回路は、第4のコンデンサと、第5のダイ
オードと、第6のダイオードとを含んでおり、 前記第4のコンデンサは、一端が前記主トランスの前記
第3の巻線の一端に接続されており、 前記第5のダイオードは、前記スイッチ手段の閉動作時
に、前記第3の巻線から前記第4のコンデンサに充電電
流を流すように方向付けられており、 前記第6のダイオードは、前記スイッチ手段の開状態時
に、前記第4のコンデンサに蓄積された電荷を放電する
ように方向付けられているDCーDCコンバータ。
7. The DC-DC converter according to claim 4, wherein the auxiliary power supply circuit includes a fourth capacitor, a fifth diode, and a sixth diode. One end of the capacitor is connected to one end of the third winding of the main transformer, and the fifth diode is connected to the fourth winding from the third winding when the switch is closed. The sixth diode is oriented to discharge the charge stored in the fourth capacitor when the switch means is open. DC-DC converter.
【請求項8】 請求項2、3、4、5、6または7の何
れかに記載されたDCーDCコンバータであって、 更に、出力電流検出回路を含んでおり、 前記制御回路は、前記出力電流検出回路から供給される
出力電流検出信号に基づいて、前記スイッチ手段を制御
するDC−DCコンバータ。
8. The DC-DC converter according to claim 2, further comprising: an output current detection circuit, wherein the control circuit comprises: A DC-DC converter that controls the switch means based on an output current detection signal supplied from an output current detection circuit.
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